(57)【要約】【課題】  半田等のロウ材の接続信頼性を向上させた回路装置を提供する。【解決手段】  本発明の回路装置１０Ａは、導電パターン１１と、導電パターン１１に回路素子１２を固着させる接合材１４と、回路素子１２を被覆する封止樹脂１８とを具備する。そして、接合材１４としてＢｉを含む鉛フリー半田を用いる構成となっている。一般的な半田と比較するとＢｉの溶融温度は高いので、回路装置１０Ａを実装する際にて、接合材１４の溶融は抑止される。また、接合材１４の濡れ性を向上させるために、Ａｇ等とを接合材１４に混入しても良い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子と、導電パターンと、前記回路素子と前記導電パターンとを接合させる接合材とを具備し、
前記接合材がＢｉを含むことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記回路素子、前記導電パターンおよび前記接合材は、封止樹脂により被覆されることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記導電パターンに固着された外部電極を具備し、
前記外部電極は鉛フリー半田から成ることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項４】
前記接合材は、Ｂｉ、ＡｇおよびＣｕを含むことを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項５】
前記導電パターンは、樹脂から成る絶縁層を介して積層された複数層の配線構造を有し、前記接合材が溶融する温度は、前記外部電極が溶融する温度よりも高く、且つ前記絶縁層が熱分解する温度よりも低いことを特徴とする請求項３記載の回路装置。
【請求項６】
回路素子と、導電パターンと、前記回路素子と前記導電パターンとを接合させる接合材とを具備し、
前記接合材に金属粉を混入させることを特徴とする回路装置。
【請求項７】
前記金属粉が溶融する温度は、前記接合材が溶融する温度よりも高いことを特徴とする請求項６記載の回路装置。
【請求項８】
前記金属粉として、前記接合材を構成する金属と金属間化合物を生成する金属を採用することを特徴とする請求項６記載の回路装置。
【請求項９】
前記金属粉として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＳｂまたはＢｉを採用することを特徴とする請求項６記載の回路装置。
【請求項１０】
前記金属粉は、異なる大きさの粒子から成ることを特徴とする請求項６記載の回路装置。
【請求項１１】
前記回路素子は、両端に電極層が形成されたチップ型素子であり、
前記電極層と前記導電パターンとが、前記接合材を介して接続され、
前記電極層の少なくとも一部は、前記接合材と一体化することを特徴とする請求項６記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路装置に関し、特に、回路装置内部にて、半田等の接合材を用いて回路素子の固着を行う回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な回路装置では、内蔵する素子を固着するために半田が多用されている。また、回路素子自体を固着させる外部電極としても半田が多用されている。図１１を参照して、接合材１１０が採用された回路装置１００の一例を説明する。
【０００３】
回路装置１００には、回路素子として半導体素子１０２Ａおよびチップ素子１０２Ｂが内蔵されている。半導体素子１０２Ａは、支持基板１０１にフェイスアップで固着され、金属細線１０３を介して表面電極１０４と電気的に接続されている。チップ素子１０２Ｂは、半田から成る接合材１１０を介して表面電極１０４に固着されている。そして、回路素子１０２は、封止樹脂１０７により被覆されている。
【０００４】
支持基板１０１の表面に形成された表面電極１０４と、支持基板１０１の裏面に形成された裏面電極１０５とは、支持基板１０１を貫通して接続されている。裏面電極１０５に固着された外部電極１１１を介して、回路装置１００は実装基板１０６の表面に形成された導電路１０８に固着されていた。
【０００５】
一方、近年では、Ｐｂ（鉛）フリー半田の実用化が急がれている（特許文献１および特許文献２を参照）。特に、外部に露出する外部電極１１１として、鉛フリー半田が多用されている。
【特許文献１】特開２００２−７６６０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、外部電極１１１を溶融して回路装置１００の実装を行うリフロー工程の際に、接合材１１０が溶融する場合がある。接合材１１０が溶融すると、その体積が１０％程度膨張することから、全体を封止する封止樹脂１０７にクラックが発生してしまう。更に、構成要素同士の界面やこのクラックに、溶けた接合材が侵入することで、ショートが引き起こされる。特に、チップ素子１０２Ｂは、その両端の電極が接合材１１０を介して固着されている。従って、溶融した接合材１１０が、チップ素子１０２Ｂの下部に沿って侵入して、ショートが起きてしまう問題があった。更に、溶融した接合剤１１０が、チップ素子１０２Ｂの上部に沿って侵入する場合もある。
【０００７】
外部電極１１１としてＰｂフリー半田を採用すると、リフロー工程の際の温度が高くなるので、上記した問題が顕著に発生する。この原因は、一般的なＳｎ−Ｐｂ共晶半田と比較すると、Ｐｂフリー半田の溶融点は一般的に高いからである。例えば、代表的な鉛フリー半田の１つであるＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ系の半田の溶融点は２１７℃程度である。従って、このようなＰｂフリー半田を外部電極１１１として採用した場合、リフロー工程の際の雰囲気は２５０℃程度となる。回路装置１００がこのような高温の雰囲気に晒されることにより、回路装置１００内部の接合材１１０が溶融してしまう。
【０００８】
本発明は上述した問題点を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、接合材の接続信頼性を向上させた回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の回路装置は、回路素子と、導電パターンと、前記回路素子と前記導電パターンとを接合させる接合材とを具備し、前記接合材がＢｉを含むことを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明では、前記回路素子、前記導電パターンおよび前記接合材は、封止樹脂により被覆されることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明では、前記導電パターンに固着された外部電極を具備し、前記外部電極は鉛フリー半田から成ることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明では、前記接合材は、Ｂｉ、ＡｇおよびＣｕを含むことを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明では、前記導電パターンは、樹脂から成る絶縁層を介して積層された複数層の配線構造を有し、前記接合材が溶融する温度は、前記外部電極が溶融する温度よりも高く、且つ前記絶縁層が熱分解する温度よりも低いことを特徴とする。
【００１４】
本発明の回路装置は、回路素子と、導電パターンと、前記回路素子と前記導電パターンとを接合させる接合材とを具備し、前記接合材に金属粉を混入させることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明では、前記金属粉が溶融する温度は、前記接合材が溶融する温度よりも高いことを特徴とする。
【００１６】
更に本発明では、前記金属粉として、前記接合材を構成する金属と金属間化合物を生成する金属を採用することを特徴とする。
【００１７】
更に本発明では、前記金属粉として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＳｂまたはＢｉを採用することを特徴とする。
【００１８】
更に本発明では、前記金属粉は、異なる大きさの粒子から成ることを特徴とする。
【００１９】
更に本発明では、前記回路素子は、両端に電極層が形成されたチップ型素子であり、前記電極層と前記導電パターンとが、前記接合材を介して接続され、前記電極層の少なくとも一部は、前記接合材と一体化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回路装置内部にて回路素子の固着を行う接合材として、Ｂｉを含む鉛フリー半田を用いた。従って、外部電極の材料として、溶融温度の高い鉛フリー半田を採用した場合でも、回路装置の実装を行うリフローの工程で、接合材の溶融を抑止することができる。これは、Ｂｉの溶融温度が２７０度程度の高温であるからである。このことから、装置内部の接合材が溶融することによるクラックの発生や、ショートを防止することができる。
【００２１】
更に、本発明によれば、回路装置内部にて回路素子の固着を行う接合材に金属粉を混入することにより、溶融した接合材が流出するのを抑止することができる。これは、接合材を溶融した際に、大部分の半田成分が金属粉と金属間化合物を生成するからである。
【００２２】
更に、外部電極を溶融するリフローの工程で、接合材が溶融した場合でも、溶融するのは接合材を構成する半田成分のみである。接合材に含まれる金属粉は溶融せずに固体のままで存在する。接合材に含まれる半田のみが溶融することから、接合材が溶融した際の膨張量が低減されるので、樹脂クラックの発生が抑止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１（Ａ）を参照して、本形態の回路装置１０Ａは、半導体素子１２Ａおよびチップ素子１２Ｂが封止樹脂１８により封止された構成に成っている。チップ素子１２Ｂは、接合材１４を介して導電パターン１１に固着されている。本形態では、接合材１４としてＢｉを含む半田を採用することができる。
【００２４】
導電パターン１１は、銅等の金属から成り、裏面を露出させて封止樹脂１８に埋め込まれている。また、各導電パターン１１は分離溝１９により電気的に分離され、その分離溝１９には樹脂が充填されている。また、導電パターン１１の側面は湾曲状になっており、この形状により導電パターン１１と封止樹脂１８との結合は向上されている。
【００２５】
回路素子１２は、ここでは、半導体素子１２Ａおよびチップ素子１２Ｂが採用されている。
【００２６】
半導体素子１２Ａとしては、ＬＳＩチップ、ベアのトランジスタチップ、ダイオード等が採用される。半導体素子１２Ａは、接合材１４を介してその裏面が導電パターン１１に固着される。半導体素子１２Ａの表面の電極と導電パターン１１とは、金属細線１５を介して電気的に接続されている。また、半導体素子１２Ａの裏面が絶縁される場合は、接合材１４の代わりに絶縁性接着剤を用いて半導体素子１２Ａを固着しても良い。
【００２７】
チップ素子１２Ｂとしては、チップ抵抗やチップコンデンサ等が採用される。チップ素子１２Ｂの両端の電極は、接合材１４を介して導電パターン１１に固着されている。更に、チップ素子１２Ｂとしては、インダクタンス、サーミスタ、アンテナ、発振器など、両端に電極部を有する素子が採用される。
【００２８】
接合材１４は、半田等のロウ材であり、回路素子１２を導電パターン１１に固着させる働きを有する。本形態では、接合材１４としてＢｉを主体とした半田を採用している。Ｂｉは溶融温度が非常に高い金属であるので、接合材１４の溶融に伴う諸問題を解決することができる。更に、本形態では、金属粉を含む半田を接合剤１４として採用している。これらの詳細については後述する。
【００２９】
封止樹脂１８は、インジェクションモールドにより形成される熱可塑性樹脂、または、トランスファーモールドより形成される熱硬化性樹脂からなる。ここでは、封止樹脂１８は全体を封止する働きを有すると同時に、全体を機械的に支持する機能も有する。
【００３０】
外部電極１７は、半田等のロウ材から成り、導電パターン１１の裏面に形成されている。一般的には、外部電極１７を構成する半田は、装置内部で回路素子１２を固着する接合材１４よりも融点が低いものが用いられる。このことにより、外部電極１７を溶融して回路装置１０Ａの実装を行うリフロー工程にて、接合材１４が溶融することが防止できる。また、外部電極１７として鉛フリー半田を用いる場合がある。具体的には、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、または、これらにＢｉやＩｎを添加した鉛フリー半田が適用される。例えば、鉛フリー半田の１つであるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の溶融点は２１６℃程度である。
【００３１】
図１（Ｂ）を参照して、他の形態の回路装置１０Ｂを説明する。同図に示す回路装置１０Ｂの基本的な構成は、上述した回路装置１０Ａと同様であり、相違点は支持基板２１を有している点にある。
【００３２】
支持基板２１としては、放熱性に優れ、機械的強度が良いものが採用される。ここでは、金属基板、プリント基板、フレキシブル基板、複合基板等を採用することができる。また、金属等の導電性の材料から成る基板を採用する場合は、その表面に絶縁層を設けて導電パターン１１との絶縁を行う。
【００３３】
第１の導電パターン１１Ａおよび第２の導電パターン１１Ｂは、支持基板２１の表面および裏面に形成される。そして、支持基板２１を貫通して、第１の導電パターン１１Ａと第２の導電パターン１１Ｂとは電気的に接続されている。また、第２の導電パターン１１Ｂに外部電極１７が形成される。第１の導電パターン１１Ａは、接合材１４を介して回路素子１２と接続される。第２の導電パターン１１Ｂの裏面には、半田等のロウ材から成る外部電極１７が形成される。
【００３４】
図１（Ｃ）を参照して、回路装置１０Ｃの導電パターン１１は多層の配線構造を有する。具体的には、第１の導電パターン１１Ａと、第２の導電パターン１１Ｂとからなる２層の導電パターンが、樹脂から成る絶縁層２２を介して積層されている。ここで、更に３層以上の配線構造が構成されても良い。そして、絶縁層２２を貫通して、第１の導電パターン１１Ａと第２の導電パターン１１Ｂとは電気的に接続されている。
【００３５】
本形態のポイントは、装置内部で回路素子の固着を行う接合材１４として、Ｂｉ（ビスマス）を含む鉛フリー半田を用いたことにある。具体的には、外部電極１７を構成する外部電極として鉛フリー半田を用いた場合、鉛フリー半田の溶融温度が高いことから、回路装置１０の実装を行うリフローの温度は２５０度以上にもなる。従って、このリフロー温度よりも溶融温度が低い半田を接合材１４として用いた場合、リフローの工程で接合材１４が溶融してしまう。
【００３６】
本形態では、Ｂｉを含む鉛フリー半田を接合材１４として採用することでこの問題を解決している。Ｂｉの融点は２７１．４度であるので、２５０度程度の高温にてリフローを行った場合でも、接合材１４は溶融しない。実験によると、Ｂｉを重量比で９０％以上含有する接合材１４は、高温にてリフローを行った場合でも溶融しない。また、導電パターン１１の材料である銅等の金属との濡れ性を向上させるために、Ａｇ、ＣｕまたはＳｎをＢｉに添加しても良い。一例として、８９．３Ｂｉ−９．２Ａｇ−１．８Ｃｕの鉛フリー半田の溶融温度は２５８度であり、接合材１４の材料として好適である。また、この組成の鉛フリー半田は、耐蝕性があり、耐酸化性があり、コストパフォーマンスにも優れている。
【００３７】
更に、Ｂｉを主体とする鉛フリー半田は、他の金属と比較すると脆い。しかし、本形態では、接合材１４も含めて封止樹脂１８により全体が封止される。従って、この封止樹脂１８によりＢｉを主体とする鉛フリー半田の脆さを補うことが可能になる。
【００３８】
また、本形態で用いる接合材１４の溶融温度は、樹脂材料が変質する温度よりも低くすることが好ましい。ここで、樹脂材料とは、図１（Ｂ）に於ける支持基板２１、または、図１（Ｃ）に於ける絶縁層２２を指す。例えば、溶融温度が５００度程度の半田を接合材１４として採用した場合、接合材１４を溶融させて回路素子１２の固着を行うリフローの工程で、絶縁層２２が熱分解を起こしてしまう。あるいは絶縁層２２が炭化してしまう場合もある。一方、Ｂｉを主体とした本形態の接合材１４は、溶融温度が２６０℃程度である。この程度の溶融温度の接合材１４であれば、３００度程度の温度にてリフローが行えるので、樹脂材料を変質させずに、回路素子１２の固着を行うことができる。
【００３９】
図２を参照して、外部電極１７を省いて構成される回路装置を説明する。ここでは、導電パターン１１に接続される外部電極１７を省略して、各回路装置が構成されている。即ち、図１に示した回路装置はＢＧＡ（Ba ll Grid Array）構造であるが、図２に示すこれらの回路装置は、ＬＧＡ（Land Grid Array）構造を呈している。
【００４０】
具体的には、図２（Ａ）にその断面を示す回路装置１０Ａは、図１（Ａ）に示す回路装置１０Ａから、外部電極１７を省いた構成と成っている。そして、図２（Ｂ）に示す回路装置１０Ｂは、図１（Ｂ）に示す回路装置１０Ｂから外部電極１７を省いた構成になっている。更に、図２（Ｃ）に示す回路装置１０Ｃは、図１（Ｃ）に示す回路装置１０Ｃから外部電極１７を省いた構成になっている。
【００４１】
また、ＬＧＡ構造を有する上記構成の回路装置は、実装される実装基板側に形成された半田を介して、リフロー工程により実装することができる。
【００４２】
図３（Ａ）を参照して、回路装置１０Ｄでは、回路基板９の表面に導電パターン１１が形成されている。回路基板９が金属基板である場合は、回路基板９の表面には絶縁層８が形成される。また、導電パターン１１の所定の箇所には、接合材１４を介して回路素子１２が固着されている。回路基板９の周辺部では、導電パターン１１にリード７が固着されている。リード７は、装置全体の外部端子として機能している。
【００４３】
図３（Ｂ）を参照して、ここでは、封止樹脂１８により、半導体素子１２Ａおよびチップ素子１２Ｂが封止されている。このような構成に於いても、チップ素子１２Ｂや半導体素子１２Ａを固着させる接合材１４として、Ｂｉを主材料とする半田を用いることにより、封止樹脂１８へのクラックの発生やショートなどの問題を抑止することができる。
【００４４】
図３（Ｃ）を参照して、ここでは、回路基板９の表面に形成された電気回路がケース材６により封止されている。このように樹脂封止以外の形態の封止に於いても、Ｂｉを主体とする接合材１４を用いることにより、半田流れによるショートなどの問題を抑止することができる。
【００４５】
図４を参照して、金属粉が混入された接合材１４に関して説明する。図４（Ａ）は、溶融を行う前のペースト状態の接合材１４の模式図であり、図４（Ｂ）は溶融した後の接合材１４の模式図である。
【００４６】
図４（Ａ）を参照して、ここでは、フラックス１４Ａに半田粉１４Ｂと金属粉１４Ｃが混入されている。一般的な半田ペーストは、フラックス１４Ａの中に半田粉１４Ｂが混入されている。本形態の接合材１４では、この半田ペーストの中に金属粉１４Ｃを混入させている。ここで、接合材１４に混入される半田粉１４Ｂと金属粉１４Ｃとの重量比は、１：１〜３：２の範囲が好適である。この範囲の重量比であれば、接合材１４を溶融した際に半田粉１４Ｂの殆どが、金属間化合物１４Ｄを生成することにより消費される。従って、溶融した半田成分の流出を抑止することができる。また、上記の重量比は、使用される金属粉の粒径分布や比表面積により異なる。
【００４７】
半田粉１４Ｂは、通常の鉛共晶半田、または、鉛フリー半田を採用することができる。鉛フリー半田としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系や、Ｓｎ−Ｓｂ系の半田粉１４Ｂを本形態に適用させることができる。また、上述したようなＢｉを主体とする半田を適用させることもできる。
【００４８】
フラックス１４Ａは、低ハロゲン、または、ノンハロゲンのものが好ましい。このようなフラックスを採用することにより、残留フラックスによるパターンの腐食を抑止することができる。更に、フラックス１４としては、熱硬化性の樹脂を含むフラックスが好適である。このことにより、鬆の内部を、樹脂により充填することができる。従って、接合材１４自体の機械的強度を向上させることができる。ここで、「鬆」とは、内部に形成される空隙を指す。  金属粉１４Ｃの材料は、使用される半田粉１４Ｂと金属間化合物を生成する金属が好ましい。金属間化合物が形成されることにより、半田成分が金属粉１４Ｃと一体化されるので、溶融した半田成分が流出するのを抑止することができる。金属粉１４Ｃの具体的な材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＳｂまたはＢｉ等を採用することができる。更に、これらの金属の混合物または合金を、金属粉１４Ｃとして採用できる。これらの金属は、半田に対する濡れ性にも優れている。従って、使用状況下で半田成分が溶融した場合でも、金属粉１４Ｃの濡れ性により、半田の広がりを防止することができる。従って、溶融した半田に起因した回路装置内部でのショートを防止することができる。
【００４９】
金属粉１４Ｃの粒径は、１μｍ以下の超微粒子から、数十μｍ程度の大きさまでの粒子が混合されたものが好適である。微粒子成分の金属粉１４Ｃは、粒子が細かくて比表面積が大きい。従って、微粒子成分の金属粉１４Ｃが接合材１４に含まれることにより、接合材１４の流れ防止効果が大きくなる。それに対して、数十μｍ程度の大きな粒子の金属粉１４Ｃは、それ自身の機械的強度が大きい。従って、大きな粒子の金属粉１４Ｃが接合材１４に含まれることにより、接合材１４の強度を向上させることができる。
【００５０】
具体的な金属粉１４Ｃの粒径分布の一例を挙げると、Ｃｕから成る金属粉の場合、最小粒径が０．５μｍであり、最大粒径が１５μｍである。そして、粒径分布を示す曲線は、粒径が５μｍでピークとなる。このような粒径分布の金属粉１４Ｃを採用すると、上述した効果を奏することができる。
【００５１】
図４（Ｂ）は、リフロー工程により加熱を行い溶融した後の接合材１４の構成を示す模式図である。このリフロー工程では、半田粉１４Ｂは溶融するが、金属粉１４Ｃは固体のままで存在する。溶融して液化した半田成分は、金属粉１４Ｃの表面にて金属間化合物１４Ｅを生成する。具体的には、粒径が数μｍ程度の金属粉は、その大部分が金属間化合物となる。金属粉の表層付近には、Ｃｕ６Ｓｎ５の組成を有する金属間化合物が生成される。更に、金属粉の内部には、Ｃｕ３Ｓｎの組成を有する金属間化合物が生成される。上記した重量比（半田粉：金属粉＝１：１〜３：２）の場合は、溶融した半田粉１４Ｃの殆どが、金属間化合物１４Ｅとなる。従って、半田１４Ｄの状態で存在するのは僅かであるので、溶融した半田成分の流出が防止されている。
【００５２】
更に、接合材１４は、導電性に優れて電気抵抗が小さい金属粉１４Ｃを含むことから、熱の伝導率が高く、電気抵抗も低い。更に、導電パターンや回路素子との接続界面は金属接合が維持されるので、接合材１４の電気抵抗を更に低減させることができる。
【００５３】
また、溶融を行った接合材１４に、少量のフラックス１４Ａが残留する場合がある。本形態では、熱硬化性樹脂を含むフラックス１４Ａを用いることもできる。この場合は、フラックス１４Ａが残留することにより、接合剤１４の機械的強度を補強することができる。
【００５４】
次に、図５を参照して、金属粉が混入された接合材１４を用いてチップ素子１２Ｂを実装する方法を説明する。
【００５５】
先ず、図５（Ａ）を参照して、導電パターン１１の表面に接合材１４を塗布する。ここでは、図４（Ａ）に示したようなペースト状態の接合材１４を塗布している。金属粉が混入された接合材１４は、粘度が高いために、盛り上がった状態で導電パターン１１の表面に形成される。接合材１４に含まれる半田粉と金属粉との重量比は、上述した比率よりも金属粉が多い重量比としている。具体的には、半田粉と金属粉との重量比を、１０：１３〜３０：２６としている。即ち、金属粉の量を３０％程度増量している。接合材１４に含有される金属粉を増量することにより、後のリフロー工程にて、溶融したチップ素子の電極層を接合材１４に吸収させることができる。この詳細は後述する。
【００５６】
図５（Ｂ）を参照して、次に、接合材１４の上部にチップ素子１２Ｂを載置する。チップ素子１２Ｂは、両端に電極を有する。この電極は、内側の第１の電極層２０Ａと、外側の第２の電極層２０Ｂとから成る。第１の電極層２０Ａは、Ａｇ等の貴金属から成る。第２の電極層２０Ｂは、Ｓｎ（スズ）等の半田の濡れ性に優れた材料から成る。
【００５７】
図５（Ｃ）および図５（Ｄ）を参照して、次に、リフロー工程によりチップ素子１２Ｂを固着する。
【００５８】
図５（Ｃ）にリフロー工程の途中段階の状態を示す。接合材１４に含まれる半田粉が、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の場合、その溶融温度は２２０℃程度である。この工程では、半田粉の確実な溶融を行う為に、リフロー温度は２５０℃程度となる。一方、第２の電極層２０Ｂを構成するＳｎの溶融温度は、２３１℃である。従って、このリフロー温度では、接合材１４と第２の電極２０Ｂの両方が溶融する。この図では、溶融した第２の電極層２０Ｂが接合材１４と一体化する様子を示している。尚、第１の電極層２０Ａは、溶融温度が高いＡｇやＡｕから成るので溶融しない。
【００５９】
リフロー工程により接合材１４を溶融すると、接合材１４に含まれる半田成分の殆どは、金属粉１４Ｃの表面に形成される金属間化合物１４Ｅとなる。また、接合材１４は、金属粉１４Ｃを多量に含んでいる。従って、金属粉１４Ｃの全ての表面に金属間化合物１４Ｅを形成するには、半田成分が不足している。このことから、表面に金属間化合物が生成されていない金属粉１４Ｃが存在する。あるいは、部分的にのみ金属間化合物が生成された金属粉１４Ｃも存在する。更に、殆どの半田成分が金属間化合物１４Ｅとなることから、金属粉１４Ｃの間には、微細な間隙が形成される。また、有る程度の量の半田成分は、金属粉１４Ｃの表面に付着する。
【００６０】
図５（Ｄ）を参照して、第２の電極層２０Ｂを構成していたＳｎは、接合材１４に取り込まれている。具体的には、溶融したＳｎが、各金属粉１４Ｃの間隙を介して、接合材１４の内部に浸透する。更に、表面に半田との金属間化合物が形成されていない金属粉１４Ｃの表面にＳｎが接触する。そして、Ｓｎを含む金属間化合物１４Ｅが、金属粉１４Ｃの表面に生成される。従って、リフロー工程の際に、チップ素子１２Ｂの電極が溶融しても、溶融した電極の成分は接合材１４に取り込まれる。このことから、溶融した電極の成分が流出することによるショートが防止される。
【００６１】
更に、金属粉１４Ｃが混入された接合材１４は、溶融した状態でも粘性が高い。従って、本形態の接合材１４を用いてチップ型素子を固着することにより、マンハッタン現象を抑止することができる。ここで、マンハッタン現象とは、リフローの際に、チップ素子の一方の電極が浮き上がってしまう現象である。
【００６２】
更に、金属粉１４Ｃを多量に含む接合材１４は、表面に凹凸が形成されている。従って、全体を封止する封止樹脂と接合材１４Ｃとの接着強度が向上される。また、チップ素子１２Ｂの電極がリフロー時に溶融しない場合は、上記のように金属粉１４Ｃを増量させる必要は無い。
【００６３】
次に、図６以降を参照して、図１にて説明した構成の回路装置の製造方法を説明する。先ず、図６から図８を参照して、図１（Ａ）に示す構成の回路装置１０Ａの製造方法を説明する。
【００６４】
最初に、図６（Ａ）を参照して、銅等の金属から成る導電箔を用意する。そして、図６（Ｂ）に示すように、導電パターンとなる箇所を除いて、エッチングレジストＰＲを形成する。ウエットエッチング等の除去方法により、エッチングレジストＰＲから露出する導電箔３０の表面を除去することにより、分離溝１９を形成する。分離溝１９の形成により、各導電パターン１１は凸状に形成されている。図６（Ｃ）を参照して、接合材１４を介して、半導体素子１２Ａおよびチップ素子１２Ｂを、所望の導電パターン１１に固着する。ここで使用する接合材１４としては、上述したＢｉを主体とする鉛フリー半田を使用することができる。更に、図４を参照して説明した金属粉１４Ｃが混入された半田を使用することもできる。また、半導体素子１２Ａの表面の電極と導電パターン１１とは、金属細線１５を介して電気的に接続される。
【００６５】
次に、図７（Ａ）を参照して、分離溝１９に充填され、回路素子が被覆されるように、封止樹脂１８を形成する。この封止樹脂１８の形成は、熱硬化性樹脂を用いたトランスファーモールド、または、熱可塑性樹脂を用いたインジェクションモールドで行うことができる。
【００６６】
次に、図７（Ｂ）を参照して、導電箔３０を裏面から全面的に除去することにより、分離溝１９に充填された封止樹脂１８を裏面に露出させ、各導電パターン１１を電気的に分離する。そして、レジスト１６の形成、および、外部電極１７の形成を行うことにより、図７（Ｃ）に示すような回路装置１０が完成する。
【００６７】
次に、図８を参照して、上述の工程で製造された回路装置１０を実装基板３１上の導電路３２に固着する。これは、リフローの工程により行うことができる。即ち、外部電極１７を構成する半田が溶融する温度まで、回路装置１０Ａの雰囲気の温度を上昇させることにより、回路装置１０の実装を行う。ここで、外部電極１７を構成する外部電極として、溶融点が高い鉛フリー半田を採用した場合でも、接合材１４に起因した問題を回避することができる。具体的には、接合材１４がＢｉを主材料とする半田から成ることにより、リフローの工程により接合材１４が溶融することを抑止することができる。これは、Ｂｉの溶融温度が、リフロー温度よりも高いからである。また、接合材１４に金属粉が混入されたことにより、リフローの工程にて接合材１４に含まれる半田が溶融した場合でも、樹脂クラックの発生を抑止することができる。これは、接合材１４に含まれる半田成分の殆どが、金属粉の表面に金属間化合物となっており、溶融する半田成分が少ないからである。
【００６８】
次に、図９および図１０を参照して、図１（Ｃ）に示す多層構造を有する回路装置１０Ｃの構成を説明する。先ず図９（Ａ）を参照して、第１の導電箔３３および第２の導電箔３４が積層された積層シートを用意する。そして、図９（Ｂ）を参照して、第１の導電箔を選択的に除去することにより、第１の導電パターン１１Ａを形成する。更に、第１の導電パターン１１Ａの所望の箇所と、第２の導電箔３４とを、絶縁層２２を貫通させて接続する。
【００６９】
次に、図９（Ｃ）を参照して、半導体素子１２Ａおよびチップ素子１２Ｂを、接合材１４を用いて、第１の導電パターン１１Ａに固着する。そして、図１０（Ａ）を参照して、半導体素子１２Ａおよびチップ素子１２Ｂが被覆されるように封止樹脂１８を形成する。
【００７０】
そして、図１０（Ｂ）を参照して、裏面の第２の導電箔３４を部分的に除去することにより、第２の導電パターン１１Ｂを形成する。更に、裏面のレジスト２３および外部電極１７の形成を行うことにより、図１（Ｃ）に示すような回路装置１０Ｃが完成する。その後に、回路装置１０Ｃをリフローの工程で実装基板３１に実装して、図１０（Ｃ）に示すような実装構造を得る。回路装置の実装は、図８に示した工程と同一である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の回路装置を示す断面図（Ａ）−（Ｃ）である。
【図２】本発明の回路装置を示す断面図（Ａ）−（Ｃ）である。
【図３】本発明の回路装置を示す斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）、断面図（Ｃ）である。
【図４】本発明の回路装置に用いる接合材の構成を示す模式図（Ａ）−（Ｂ）である。
【図５】本発明の回路装置を示す断面図（Ａ）−（Ｄ）である。
【図６】本発明の回路装置の製造方法を示す断面図（Ａ）−（Ｃ）である。
【図７】本発明の回路装置の製造方法を示す断面図（Ａ）−（Ｃ）である。
【図８】本発明の回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の回路装置の製造方法を示す断面図（Ａ）−（Ｃ）である。
【図１０】本発明の回路装置の製造方法を示す断面図（Ａ）−（Ｃ）である。
【図１１】従来の回路装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０            回路装置
１１            導電パターン
１２Ａ          半導体素子
１２Ｂ          チップ素子
１４            接合材
１５            金属細線
１６            レジスト
１７            外部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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